岩石の破壊過程に及ぼすインクルージョン形状のAE計測による評価

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650912
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: 板倉 賢一 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (20168298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 一彦 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (30002009)
• Keywords: AE / アコースティック・エミッション / 岩石の破壊 / 形状計測 / インクルージョン / き裂画像計測 / 単軸圧縮試験 / FEM

Research Abstract

本年度は、当初の計画を変更して次年度以降に行う予定であった、安山岩質のインクルージョン(介在物)を有する角礫凝灰岩の車軸圧縮および圧裂引張試験を先に実施した。これは現有の岩石切断機による板状供試体の整形が困難であったためと、車軸圧縮および圧裂引張試験用の円柱供試体内部をX線CTにより撮影することができたためである。この実験では、X線CTデータより載荷前に供試体内の安山岩質介在物の形状を求め、載荷中には6チャンネルのAE計測と表面き裂の進展をビデオカメラで撮影し、試験後には供試体切断面内のき裂分布と介在物およびAE震源分布との関係について検討した。また、介在物の形状に伴う応力集中箇所の分布に関しても、2次元FEM解析により調べ、き裂分布、AE震源分布等と対比した。
1、 載荷前に円柱供試体をX線CTにより調べ、得られた断層面の密度分布を用いて、介在物の3次元構造を再構成することができた。これにより、任意断面の介在物形状が抽出可能になった。
2、 介在物形状の定量的な表現方法としては、フラクタル次元や画像のテクスチャ解析で使用されるパラメータが有効であることがわかった。
3、 3次元AE震源標定結果と、供試体内の介在物配置との関係を調べると、単軸圧縮、圧裂引張試験共に、AE震源は介在物とマトリクス(軟質部分)の境界あるいはマトリクス内に多く分布していることがわかった。
4、 また、試験後に観察した供試体切断面上のき裂分布とAE震源分布にも、対応が見られた。
5、 更に、AE震源が集中している箇所は、その断面の介在物の形状を用いた2次元FEM解析による応力領域とも、ほぼ一致することを確かめた。
次年度は、初年度に計画していた基礎的な実験、計測を遂行しデータの蓄積を図り、介在物の形状が岩石の破壊に及ぼす影響、ならびにAE発生特性との関係について検討する予定である。

Research Products

• [Publications] 板倉賢一: "AE震源分布のフラクタル構造に基づいた岩石内き裂系のモデル化に関する研究" 資源・素材学会誌. 114,12. 919-924 (1998)
• [Publications] 板倉賢一: "AE法による岩石破壊機構の同定" 資源・素材関係学協会合同秋季大会講演資料. A1. 17-20 (1998)